Prüfung ortsveränderlicher elektrischer Arbeitsmittel nach BGV A3, BetrSichV und TRBS 1201 Teil 2

Transkript

1 Prüfung ortsveränderlicher elektrischer Arbeitsmittel nach BGV A3, BetrSichV und TRBS 1201 Teil 2 1. Sichtprüfung Die Sichtprüfung durch die "Befähigte Person" also dem Prüfer soll zum einen äußerlich erkennbare Mängel, als auch die Eignung des ortsveränderlichen elektrischen Arbeitsmittels bzw. Geräts für den Einsatzort feststellen. Weiter ist es u.a. zweckmäßig festzustellen, ob "berührbare leitfähige nicht mit dem Schutzleiter verbundene Teile" vorhanden sind, die bei den Messungen nach 2.2 und 2.3 berücksichtigt werden müssen. Hiermit wird nicht die Inaugenscheinnahme eines Geräts vor jeder Benutzung beschrieben. Diese muss grundsätzlich entsprechend der Sicherheitshinweise des Herstellers durch den Anwender erfolgen. Der Arbeitgeber hat dafür zu sorgen, dass z. B. im Rahmen von Unterweisungen die Mitarbeiter über die Inaugenscheinnahme von Arbeitsmitteln informiert und hierzu angehalten werden. Geöffnet werden sollte ein Arbeitsmittel bei einer "Wiederholungsprüfung" nur dann, wenn ein festgestellter Sicherheitsmangel oder ein begründeter Verdacht auf einen Sicherheitsmangel nur durch Öffnung des Arbeitsmittels geklärt werden kann. 2. Prüfung der Wirksamkeit der Schutzmaßnahme gegen elektrischen Schlag Es wird zwischen zwei Prüfanlässen unterschieden: Prüfung nach Instandsetzung oder Änderung, Prüfung als Wiederholungsprüfung. Der Nachweis des ordnungsgemäßen Zustands der Schutzleiterverbindung zu allen berührbaren leitfähigen Teilen, die zu Schutzzwecken mit dem Schutzleiter verbunden sind, ist zu erbringen. Für den Prüfanlass Prüfung nach Instandsetzung oder Änderung ist zusätzlich dieser Nachweis auch bei allen Teilen zu führen, die bei der Instandsetzung oder Änderung zugänglich werden. Bei beiden Prüfanlässen, also der "Prüfung nach Instandsetzung oder Änderung" und bei der "Wiederholungsprüfung", ist immer der Nachweis des ordnungsgemäßen Zustands der Isolierungen durch das Messen des Isolationswiderstands zu erbringen. Die Isolationswiderstandsmessung ist zwischen den folgenden aktiven Teilen und berührbaren leitfähigen Teilen durchzuführen: die mit dem Schutzleiter verbunden sind (vornehmlich bei Geräten der Schutzklasse I) und/oder; die durch doppelte oder verstärkte Isolierung geschützt und daher nicht mit dem Schutzleiter verbunden sind (vornehmlich bei Geräten der Schutzklasse II). Entsprechend den Prüfablaufschemen nach DIN VDE Anhang A ist der Nachweis des Einhaltens der zulässigen Grenzwerte für den Ableitstrom und des ordnungsgemäßen Zustands der Isolierungen sowie von Beschaltungen (RC-Bausteine) durch das Messen des Schutzleiterstroms und des Berührungsstroms an berührbaren leitfähigen, nicht mit dem Schutzleiter verbundenen Teilen

2 zu erbringen. Bei der Bewertung der Messergebnisse ist zu bedenken, dass die üblichen Messwerte häufig um ein Vielfaches besser sind als die in der Norm festgelegten Grenzwerte. Bei Prüflingen, deren Messwerte in der Nähe des Grenzwertes liegen, ist der Grund für die Abweichung vom Üblichkeitswert festzustellen. Beispiele: Schutzleiterwiderstand ist niederohmig, Werte < 0,1 Ω sind typisch. Isolationswiderstandswerte liegen häufig weit über 100 MΩ. Berührungsströme sind typischerweise nahe bei 0 ma. Desweiteren muss für die Schutzmaßnahme SELV/PELV (Schutzkleinspannung) der Nachweis des Einhaltens der geltenden Vorgaben erbracht werden, sofern diese bei berührbaren äußeren Anschlussstellen zur Anwendung kommt, u. a. durch Messen der Höhe der Ausgangsspannung. 2.1 Prüfung des Schutzleiters Bei der Prüfung des Schutzleiters ist der ordnungsgemäße Zustand der durchgängigen Verbindung zwischen der Anschlussstelle des Gerätes für den Schutzleiter (gegebenenfalls Schutzkontakt des Netzsteckers) und jedem mit dem Schutzleiter zu Schutzzwecken verbundenen berührbaren Teil nachzuweisen durch: das Besichtigen der Schutzleiterstrecke; eine Handprobe an Befestigungen sowie an den Einführungen der betreffenden Leitung; eine Widerstandsmessung, bei der jede in die Messung einbezogene Leitung abschnittsweise und besonders an ihren Einführungsstellen zu bewegen ist. Selbst kurze Änderungen des Anzeigewertes können auf eine schadhafte Verbindung hinweisen. Die Messung muss mit Prüfgeräten erfolgen, die einen Prüfstrom von mindestens 200 ma abgeben können, die Leerlaufspannung liegt zwischen AC/DC 4 V und 24 V. Kommt eine Gleichspannung zur Anwendung, muss diese im Verlauf der Messung umgepolt werden. Der niederohmige Schutzleiterwiderstand muss folgende Grenzwerte bis zu einem Maximalwert von 1 Ω einhalten: Für Leitungen bis 5 m Länge und bis zu einem Bemessungsstrom von 16 A beträgt der Grenzwert 0,3 Ω. Für längere Leitungen bis zu einem Bemessungsstrom von 16 A darf der Grenzwert je 7,5 m zusätzlicher Länge um 0,1 Ω erhöht werden. Für alle anderen Leitungen gilt als Grenzwert der errechnete Widerstandswert entsprechend der Länge und des Querschnitts des Schutzleiters. Bei der Bewertung des Messwerts sind auch zu erwartende Übergangswiderstände z. B. an den Steckkontakten zu beachten. Um den Einfluss von Übergangswiderständen zu vermeiden und eine sichere Kontaktgabe zu erreichen, sollte die Messstelle gesäubert und/oder eine geeignete Messsonde verwendet werden. Auch die Höhe des Prüfstroms kann auf eine schlechte Kontaktgabe Einfluss nehmen. Durch einen größeren Prüfstrom von z. B. 10 A wie er auch teilweise nach Herstellernormen zur Anwendung kommt werden typisch niedrigere Messwerte erzielt. Bei dieser Messung können parallele Erdverbindungen, z. B. über den Aufstellungsort

3 (Wasserleitungen oder Datenleitungen), das Messergebnis beeinflussen oder das Vorhandensein des Schutzleiters vortäuschen. Bei Arbeitsmitteln bzw. Geräten, die während der Messung mit dem Versorgungsstromkreis verbunden sind, ist ein geeigneter Messpunkt in diesem Stromkreis, z. B. der Schutzkontakt einer Steckdose, zu wählen. 2.2 Messung des Isolationswiderstands Durch die Isolationswiderstandsmessung soll der Zustand der Isolierungen geprüft werden. Die Messung erfolgt zwischen den kurzgeschlossenen aktiven Teilen (bei 400 V=> L1-L2-L3-N / bei 230 V=> L1-N) und dem Körper des Arbeitsmittels, der mit dem Schutzleiter (PE) verbunden ist; den berührbaren leitfähigen Teilen, die nicht dem Schutzleiter (PE) verbundenen sind. Stark mit Stäuben oder leitfähigen Ablagerungen verschmutzte elektrische Arbeitsmittel können nach Ermessen des Prüfers gereinigt werden. Durch leitfähige Ablagerungen, kann es aufgrund der angelegten Prüfspannung zu einem Stromfluss über die Verschmutzung kommen. Dies wird als Verschlechterung des lsolationswiderstands angezeigt. In Ausnahmefällen kann dieser Strom in Geräten mit vorgeschädigten oder empfindlichen Bauteilen einen Schaden verursachen. Dies ist jedoch kein genereller Grund, um auf eine Isolationswiderstandsmessung zu verzichten. Eine Verschlechterung des Isoliervermögens muss frühzeitig erkannt werden, um möglichen Personen- und Brandschäden vorzubeugen. In Anmerkung 3 im Abs. 5.4 der DIN VDE wird darauf hingewiesen, dass die Messung bei Geräten der Informationstechnik entfallen darf, wenn Gründe vorliegen. Bei einem Schadensfall wird als Begründung nicht ausreichen, ausschließlich auf den Normentext zu verweisen. Der Prüfer hat somit die Entscheidung für den Einzelfall zu treffen und muss die Begründung im Prüfbericht dokumentieren. Nach der TRBS 1203, muss die Befähigte Person den Aufbau der Prüfobjekte kennen und somit in der Lage sein, sicherheitsrelevante Eigenschaften des Prüflings zu beurteilen. Demzufolge muss er darlegen können, warum er seine Entscheidung gegen eine Isolationswiderstandsmessung getroffen hat und welche Bauteile in diesem Gerät seiner Meinung nach, bei einer Isolationsmessung Schaden nehmen. Grundsätzlich gilt: An allen ortsveränderlichen elektrischen Arbeitsmitteln, die gebrauchsfertig mit Anschlussleitung und einem Netzanschlussstecker, wie z. B. Schutzkontakt-, Konturen-, Eurostecker oder der CEE-Stecksysteme ausgerüstet sind, kann eine Prüfung in vielen Fällen ohne Einschränkung durchgeführt werden. Die Isolationswiderstandsmessung wird derzeit immer noch zu häufig pauschal in Frage gestellt. Vereinfacht dargestellt wird hier die Güterabwägung getroffen zwischen: einem Gerät, das durch einen Bauteilfehler nach der Prüfung unbrauchbar würde und gegen den Schaden, den eine Person durch Stromschlag erleiden kann. Vor der Messung ist darauf zu achten, dass Schalter, Regler u. ä. geschlossen sind, um möglichst alle durch Netzspannung beanspruchten Isolierungen zu erfassen. Die Höhe der Messspannung muss mindestens der Bemessungsspannung gegen Erde des zu prüfenden Gerätes, aber nicht weniger als DC 500 V entsprechen.

4 Bei der Prüfung von Geräten, die mit Überspan-nungsableitern ausgestattet sind oder beim Messen an aktiven Teilen, die für Schutzkleinspannung ausgelegt sind (SELV-, PELV- Geräte), darf die Messspannung auf DC 250 V reduziert werden. Der lsolationswiderstand darf die folgenden Grenzwerte nicht unterschreiten: Bei Betriebsmitteln der SK I beträgt der Grenzwert 1 MΩ (zwischen aktiven Teilen und PE sowie den damit verbundenen berührbaren leitfähigen Teilen); bei Betriebsmitteln der SK I mit Heizelementen beträgt der Grenzwert 0,3 MΩ 1 ; bei Betriebsmitteln der SK I + II beträgt der Grenzwert 2 MΩ (zwischen aktiven Teilen und nicht mit PE verbundenen berührbaren leitfähigen Teilen); für aktive Teile für SELV/PELV gegen berührbare leitfähige Teile liegt der Grenzwert bei 0,25 MΩ. 1 Wird bei Geräten der Schutzklasse I mit Heizelementen P > 3,5 kw der Grenzwert von 0,3 MΩ nicht erreicht, kann das Gerät als einwandfrei bewertet werden, vorausgesetzt, dass der Schutzleiterstrom den geforderten Grenzwert einhält. 2.3 Messung des Schutzleiter- und des Berührungsstroms Diese Messungen dienen dem Nachweis des ordnungsgemäßen Zustands der Isolierungen und Beschaltungen wie Entstörbausteine. Durch die Messungen können Defekte ermittelt werden, die bei der Isolationswiderstandsmessung mit einer DC-Prüf-spannung nicht erkennbar sind. Dies sind z. B. Veränderungen und Einflüsse von Entstörbausteinen wie: RC-Glieder, Y-Kondensatoren, usw. Sie kann entfallen, z. B. an Verlängerungsleitungen, Geräteanschlussleitungen, u. a., wenn keine elektrischen Bauteile zwischen aktiven Teilen und dem Körper geschaltet sind. Die Prüfungen können nach verschiedenen Messverfahren durchgeführt werden: Direktes Messverfahren, Differenzstrommessverfahren und Ersatz-Ableitstrommessverfahren. Bei der Messung ist darauf zu achten, dass Schalter und ähnliche Einrichtungen geschlossen werden, um möglichst alle mit Netzspannung beanspruchten Isolierungen und elektrischen Bauteile zu erfassen. Ggf. sind die Messungen in mehreren Schalterstellungen durchzuführen. Die Messungen sind in beiden Positionen des Netzsteckers durchzuführen. Der größere der beiden Messwerte ist das Messergebnis. Ausnahme: Bei einem Gerät, mit gepoltem Netzstecker ausgerüstet mit, z. B. 2-pol. CEE + PE und bei Anwendung des Ersatz-Ableitstrommessverfahrens, ist ein Umpolen nicht durchzuführen. Die Schutzleiter- und Berührungsstrommessungen können jedoch die Isolationswiderstandsmessung bezüglich der Aussagekraft in Präzision und Voraussicht nicht ersetzen, sondern diese ergänzen. Die nachfolgende Gegenüberstellung von Werten verdeutlicht den Zusammenhang: Gegenüberstellung von Ableitstromwerten zu einem resultierenden Isolationswiderstand bezogen auf 230 V Netzspannung 0,5 ma entsprechen einem Isolationswiderstandwert 0,460 MΩ /460 kω 3,5 ma von nur 0,066 MΩ / 66 kω

5 10 ma 0,023 MΩ / 23 kω Messung des Schutzleiterstroms Diese Messung dient dem Nachweis, dass kein unzulässig hoher Strom, z. B. über den Schutzleiter zur Erde fließt. Die Messung erfolgt nur an Geräten mit Schutzleiteranschluss. Dieses sind üblicherweise Geräte der SK I. Der Schutzleiterstrom darf 3,5 ma nicht übersteigen, mit Ausnahmen. Z. B. bei Geräten mit Heizelementen und mit einer Gesamtanschlussleistung größer 3,5 kw darf der Schutzleiterstrom 1 ma/kw Heizleistung sein, jedoch nicht mehr als 10 ma Messung des Berührungsstroms Diese Messung dient dem Nachweis, dass beim Berühren von leitfähigen Teilen des Körpers, die nicht mit dem Schutzleiter verbundenen sind, kein unzulässig hoher Strom, z. B. über eine Person zur Erde fließen kann. Die Messung erfolgt zwischen den berührbaren leitfähigen Teilen, die nicht mit dem Schutzleiter verbunden sind, sowohl bei SK I als auch bei SK II gegen den Schutzleiter der Netzversorgung. Der Berührungsstrom darf den Grenzwert von 0,5 ma nicht überschreiten Messverfahren für die Schutzleiter- und die Berührungsstrommessungen Bei den Verfahren nach sowie ist der Prüfling während der Messung in allen Betriebsarten und Funktionen mit Nennspannung zu betreiben Direktes Messverfahren (aktiv) Die Messung des Berührungsstroms wird in den aktuellen Prüfgeräten häufig nach dieser Methode durchgeführt. Für die Schutzleiterstrommessung wird diese Methode in der Praxis selten angewendet und ist aus mess- und sicherheitstechnischen Gründen nicht zu empfehlen. Bei der Anwendung des direkten Messverfahrens wird ein Milliamperemeter in den Messpfad zwischen Prüfobjekt und Schutzleiter (PE) geschaltet. Achtung: Bei der Schutzleiterstrommessung ist der Schutzleiter (PE) des Körpers nicht direkt mit dem Schutzleiter des Stromversorgungssystems (Netz-PE) verbunden! Nachteil: Der Prüfling muss gegen Erde isoliert aufgestellt werden, da sonst fehlerhafte, zu niedrige Messwerte zu erwarten sind Differenzstrommessverfahren (aktiv) Ein Verfahren, das von aktuellen Gerätetestern häufig für die Schutzleiterstrommessung angewendet wird und zu empfehlen ist. Das Differenzstrommessverfahren entspricht der gleichen physikalischen Grundlage, wie bei einem Fehlerstrom-Schutzschalter. Es wird der Summen- oder Differenzstrom aller hin- und rückfließenden Ströme des Betriebsmittels gemessen. Ein über Erde oder den PE abfließender Strom ergibt eine Differenz, die in einem Differenzstromwandler gemessen wird. Das Verfahren bietet dem Prüfer mehr Schutz als die direkte Messung und es sind wenig beeinflusste Messergebnisse zu erwarten. Für dieses Messverfahren können auch Strommesszangen in Verbindung mit Messadaptern eingesetzt werden. Durch den Messadapter wird der Schutzleiter (PE-Leiter) an dem Wandler vorbeigeführt. Bei Messungen nach und ist zu berücksichtigen: In Geräten mit Schaltnetzteilen, Invertern / Frequenzumrichtern (FU) beinhalten die Ableitströme neben der

6 Netzfrequenz auch Ströme (meistens) höherer Frequenzen. Zur normgerechten Bewertung sind geeignete Messverfahren zu verwenden. Bei Messungen nach und ist zu berücksichtigen: In Geräten mit Schaltnetzteilen, Invertern / Frequenzumrichtern (FU) beinhalten die Ableitströme neben der Netzfrequenz auch Ströme (meistens) höherer Frequenzen. Zur normgerechten Bewertung sind geeignete Messverfahren zu verwenden Ersatz-Ableitstrommessverfahren (passiv) Der Schaltungsaufbau mit gebrückten aktiven Teilen (L1-L2-L3-N / L-N) ist dem der Isolationswiderstandsmessung vergleichbar. Deshalb wird der Netzstecker nicht umgepolt. Das Gerät geht nicht in Funktion; Netzspannung abhängige Schaltgeräte, wie z. B. Relais, Halbleiter-Schalter, werden nicht angesteuert und dahinter liegende Stromkreise nicht in die Prüfung einbezogen. An solchen Geräten ist das Ersatz-Ableitstrommessverfahren gleichermaßen unvollständig, wie auch die Isolationswiderstandsmessung. In diesem Fall muss eine Schutzleiter und/oder Berührungsstrommessung nach den aktiven Messverfahren erfolgen. Die Messung im Ersatz-Ableitstrommessverfahren wird mit einer Prüfwechselspannung von 50 Hz, 25 V und höchstens 250 V durchgeführt. Die Messanzeige wird auf die Nennspannung 230 V, bei 50 Hz, umgerechnet! Bei Prüflingen mit abweichender Nennspannung bzw. abweichender Frequenz werden falsche Werte errechnet, z. B. wenn ein Gerät mit 200 V und 300 Hz betrieben wird. Diesen möglichen Fehler muss der Prüfer erkennen. Wenn symmetrische Entstörbaugruppen zwischen L-N und PE geschaltet sind darf der Schutzleiterstrom den doppelten Grenzwert und somit bis zu 7 ma statt 3,5 ma betragen. Dieses Messverfahren darf nur nach vollständig durchgeführter und bestandener Isolationswiderstandsmessung angewendet werden. Quellenangabe: Dipl.-Ing. Holger Bluhm VdS-anerkannter Sachverständiger zum Prüfen elektrischer Anlagen Horst Schramm Berufsgenossenschaft Holz und Metall BGHM Präventionsdienst -Fachstelle Elektrotechnik-

7

8

9

10